【ARM裸机】 - GCC编译流程&Makefile&动静态库

发布者:Xingfu6666最新更新时间:2022-04-25 来源: eefocus关键字:ARM裸机  Makefile 手机看文章 扫描二维码
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一、编译流程及GCC选项

1.1、编译流程包括:

       预处理(.i)->编译(.s)->汇编(.o)->链接(可执行文件)


1.2、gcc编译选项:

gcc  [选项]   文件名


gcc常用选项:

  -v:查看gcc编译器的版本,显示gcc执行时的详细过程

  -o            Place the output into

                           指定输出文件名为file,这个名称不能跟源文件名同名

  -E                       Preprocess only; do not compile, assemble or link

                           只预处理,不会编译、汇编、链接

  -S                       Compile only; do not assemble or link

                           只编译,不会汇编、链接

  -c                       Compile and assemble, but do not link


                           编译和汇编,不会链接    


  -I                       指定头文件目录


  -L                      指定链接库(-L lib(库路径) -l myapi(库名))


  -Wall                 输出警告信息


  -On                   优化选择n=1-3.


  -D                     指定一个宏定义


  -g                      添加调试信息(gbd调试必须添加此项)


(1)预处理,生成预编译文件(.i文件)。以#开头的为预处理命令:将include展开,将宏定义展开,根据条件编译选择使用的代码。将结果输出到.i文件中,.i要比实际.c文件大很多。


gcc -E -o hello.i hello.c

(2)编译,生成汇编代码(.s文件):将.i文件翻译成汇编代码。


gcc -S -o hello.s hello.i

 


(3)汇编,生成目标文件(.o文件):将.s翻译成符合一定格式的机器代码(ELF)。


 


gcc -c -o hello.o hello.s

(4)链接,生成可执行文件:链接就是将汇编生成的OBJ文件、系统库的OBJ文件、库文件链接起来,最终生成可以在特定平台运行的可执行程序。


gcc -o hello hello.o

小结:


输入文件的后缀名和选项共同决定gcc到底执行那些操作。

在编译过程中,除非使用了-E、-S、-c选项(或者编译出错阻止了完整的编译过程)否则最后的步骤都是链接。

1.3、不同编译路径

方式1:


gcc hello.c  输出一个a.out,然后./a.out来执行该应用程序。

gcc -o hello hello.c  输出hello,然后./hello来执行该应用程序。

方式2:


gcc -E -o hello.i hello.c

gcc -S -o hello.s hello.i

gcc -c -o hello.o hello.s

gcc -o hello hello.o

方式3:


gcc -c -o hello.o hello.c

gcc -o hello hello.o

gcc会对.c文件默认进行预处理操作,-c再来指明了编译、汇编,从而得到.o文件,再通过gcc -o hello hello.o将.o文件进行链接,得到可执行应用程序。

1.4、观察编译细节(-v)

$ gcc -v -o hello hello.o

Using built-in specs.

COLLECT_GCC=gcc

COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper

Target: x86_64-linux-gnu

Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-5/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-5 --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-libmpx --enable-plugin --with-system-zlib --disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64/jre --enable-java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-arch-directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-gc --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu

Thread model: posix

gcc version 5.4.0 20160609 (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4)

COMPILER_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/

LIBRARY_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib/:/lib/x86_64-linux-gnu/:/lib/../lib/:/usr/lib/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/../lib/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../:/lib/:/usr/lib/

COLLECT_GCC_OPTIONS='-v' '-o' 'hello' '-mtune=generic' '-march=x86-64'

 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/collect2 -plugin /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/liblto_plugin.so -plugin-opt=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/ccbhavbV.res 

 -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s 

 -plugin-opt=-pass-through=-lc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc 

 -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s --sysroot=/ --build-id 

 --eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --as-needed 

 -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -z relro 

 -o hello 

 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o 

 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o 

 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtbegin.o 

 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5 

 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu 

 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib 

 -L/lib/x86_64-linux-gnu -L/lib/../lib 

 -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib 

 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../..  

 hello.o 

 -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed -lc -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed 

 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtend.o 

 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crtn.o

$

crt1.o、crti.o、crtbegin.o、crtend.o、crtn.o是gcc加入的系统标准启动文件,对于一般应用程序,这些启动是必需的。

gcc -v -nostdlib -o hello hello.o会提示因为没有链接系统标准启动文件和标准库文件,而链接失败。这个-nostdlib选项常用于裸机/bootloader、linux内核等程序,因为它们不需要启动文件、标准库文件。

一般应用程序才需要系统标准启动文件和标准库文件。裸机/bootloader、linux内核等程序不需要启动文件、标准库文件。

动态链接使用动态链接库进行链接,生成的程序在执行的时候需要加载所需的动态库才能运行。动态链接生成的程序体积较小,但是必须依赖所需的动态库,否则无法执行。

静态链接使用静态库进行链接,生成的程序包含程序运行所需要的全部库,可以直接运行,不过静态链接生成的程序体积较大。

gcc -c -o hello.o hello.c

gcc -o hello_shared  hello.o(默认动态)

gcc -static -o hello_static hello.o(静态链接,编译结果较大)

二、Makefile

Makefile指明了整个工程的编译规则,可以完成整个工程的自动化编译,使编译便捷化、灵活化、高效化。


2.1 规则及示例

其核心规则格式为:


目标 : 依赖1 依赖2 ...

[TAB]命令

当目标文件不存在,或者目标的依赖发生时间上的更新时,会执行命令。


test: a.o b.o

gcc -o test a.o b.o

a.o : a.c

gcc -c -o a.o a.c

 

b.o : b.c

gcc -c -o b.o b.c

如执行make test。则首先判断依赖a.o、b.o是否存在,不存在则跳转到依赖a.o处,将依赖编译出来,若依赖存在则通过修改时间判断依赖是否发生改变,未发生改变则不再重新编译已经存在的依赖(高效化)。


当执行make不跟目标时,则执行规则的第一个目标。


2.2 Makefile简单语法

2.2.1 通配符

当目标依赖比较多的时候,或者规则规律较为统一时,通配符可以简化规则的编写。


test: a.o b.o c.o

gcc -o test $^

%.o : %.c

gcc -c -o $@ $<

当test依赖很多的时候,则不方便,如果使用通配符就会简化。


依赖a.o符合%.o,然后使用%.c来编译。


$@:目标文件


$<:第一个依赖


$^:所有的依赖


2.2.2 假想目标

当当前目录存在一个名字为clean文件时,则make clean。clean存在,且无依赖。则不会执行clena下的命令。增加假象目标PHONY。


test: a.o b.o c.o

gcc -o test $^

%.o : %.c

gcc -c -o $@ $<

 

clean:

rm *.o test

 

.PHONY: clean

2.2.3 变量

A := xxx   # A的值即刻确定,在定义时即确定


B = xxx    # B的值使用到时才确定


:=    # 即时变量


=     # 延时变量


?=   # 延时变量, 如果是第1次定义才起效, 如果在前面该变量已定义则忽略这句(叠加Makefile的时候使用)


+=   # 附加, 它是即时变量还是延时变量取决于前面的定义(编译选项)


2.3常用Makefile设计技巧

1、二级目录存在二级Makefile的时候,可以使用?= 来定义ARCH KERNEL_DIR等,从而-C可以传入需要的内核路径,也可以使用二级目录定义的变量。


如:


KERNEL_DIR ?= ~/src/arm/kernel/

2、Makefile中定义宏,在代码中使用宏。


-D后跟宏的名字,类似于代码的#define,这样可以在Makefile中决定代码使用的版本。


CFLAGS_MODULE+=-DARM_IMX6U

3、目标大小瘦身,去除目标文件中的一些符号表、调试符号表信息,以减小程序的大小。


strip命令可以使驱动瘦身,进行优化。


三、动静态库制作及优缺点

    一般项目包括:


项目发布的时候,通常不会把.c文件直接公开。因此就需要编译出一些方法库,用户可以使用该库做为API进行应用程序开发,此时.c文件可以制作成动态或者静态库。


1、静态库制作


1.1 命名规则:


    lib+库名+.a  -> libmytest.a


1.2 制作步骤


    (1)将.c文件生成对应的.o文件。 -c选项


    (2)将.o文件打包。ar rcs +静态库的名字(liblibmytest.a)+.o文件


1.3 发布静态库


    (1)libmytest.a


    (2)头文件


1.4 例子


gcc *.c -c -I../include

ar rcs libmytest.a *.o

mv liblibmytest.a ../lib

//main.c使用了库中的API函数

gcc main.c lib/libmytest.a -o out -Iinclude

gcc main.c -Iinclude -L lib -l mytest -o out 

1.5 优缺点


nm out可以看到API函数被链接到代码段。


优点:发布程序不需要提供对应的库,加载速度快。


缺点:库被打包进应用程序,导致文件过大。若库发送改变,则需要重新编译应用程序。


2、动态库制作


2.1 命名规则


    lib+库名+.so  -> libmytest.so


2.2 制作步骤


    (1)将c代码生产位置无关的.o。-fPIC


    (2)将.o打包成共享库(动态库)


2.3 发布动态库


    (1)libmytest.so


    (2)头文件


2.4 例子


gcc -fPIC -c *.c -I../include

gcc -shared -o libmytest.so *.o -Iinclude

gcc main.c lib/libmytest.so -o out -Iinclude

//或者

gcc main.c -Iinclude -L./lib -lmytest -o out

//设置库路径

2.5 优缺点

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